Characterization of a chip-based bioreactor for three-dimensional cell cultivation via Magnetic Resonance Imaging

Wir beschreiben die Charakterisierung einer Chip-basierten Plattform (3D-KITChip) für die dreidimensionale Kultivierung von Zellen unter Perfusionsbedingungen mittels Magnetresonanz-Tomographie. Das mikrofluidische System setzt sich, neben dem Chip, aus dem Biroeaktorgehäuse, einer Mediumvorlage, einer Pumpe für die Generierung eines aktiven Flusses und einer Gasmischanlage zusammen. Das geschlossen perfundierte System ist ideal für die Charakterisierung mittels MRT geeignet, da der kleine Bioreaktoraufbau mit aktivem Fluss, der durch eine Pumpe außerhalb der Spulen erzeugt wird, nicht nur komplett MRT-kompatibel ist, sondern auch in den Spulenkern eines tierexperimentellen Scanners transferiert werden kann. Wir konnten zeigen, dass beide Chiphälften im Bioreaktor homogen mit Zellkulturmedium perfundiert werden, sowohl mit als auch ohne Zellen im 3D-KITChip. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass die Homogenität der Perfusion nahezu unabhängig von der verwendeten Flussrate ist und dass das System exzellente Wash-out-Eigenschaften nach dem Spiken mit Gadolinium-DOTA aufweist. Aus diesen Ergebnissen schließen wir, dass der 3D-KITChip eine hervorragende Plattform für die dreidimensionale Zellkultur darstellt, vor allem für solche Zellen, die einen definierten Fluss von Medium und/oder Gas für ihre Kultur benötigen, wie z.B. Stammzellen.